CN112894133B - 一种激光焊接系统和焊点位置提取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光焊接系统和焊点位置提取方法，其中，激光焊接系统包括：光源，位于待焊接金属片上方，与待焊接金属片正上方形成偏移角，用于向待焊接金属片投射光线以在待焊接金属片的背光面形成阴影区域；摄像装置，设置在待焊接金属片正上方；激光焊接设备，与摄像装置连接，用于根据包含阴影区域的待焊接金属片图像确定待焊接金属片的焊接点位置，并基于该焊接点位置实施激光焊接。本发明通过构建待焊接金属片与背景金属材料之间的阴影，使待焊接金属片与背景金属材料之间形成对比度，从而降低了焊接点位置的提取的误差，进而提高了焊接点位置提取的准确性，提高了焊接的成功率，同时也节约了资源。

Description

一种激光焊接系统和焊点位置提取方法

技术领域

本发明涉及机器视觉领域和激光焊接领域，具体涉及一种激光焊接系统和焊点位置提取方法。

背景技术

随着科学技术的进步，人工智能发展迅速，机器视觉在机械领域已经得到了广泛的运用，机器视觉是人工智能在机械领域进行激光焊接必不可少的一步。所谓基于机器视觉的激光焊接技术就是利用图像采集传感器采集由特定的结构光照射产品所形成的图像，然后使用图像分析软件对图像传感器设备所获得的数字图像进行处理、分析，最终获得待焊接对象在激光坐标系中的准确位置，从而引导激光实现精准焊接。

专利文献号为CN104400265A的专利文件中公布了一种激光视觉引导的焊接机器人角接焊缝特征的提取方法，该方法主要是利用机器视觉获取需要焊接物的角接角度以及特征点的提取方法；其对特征点的提取主要是通过截取ROI区域，然后进行中值滤波、二值化、细化，进而通过Hough变化提取光条直线并识别焊缝点。

在焊缝点位置的提取手段或方法中，现有的激光焊接技术中大多采用一次性拍摄然后利用数学式变换推算得到焊接点的三维坐标。但是这种一次性拍摄或者截取ROI区域，在对尺寸小、柔性的产品进行焊接的时失败率高。当待焊接的金属与其背景金属材料相同，且待焊接的金属厚底极小、表面存在纹理干扰时，采用一次性全景光照射或射线照射的方法获取的图像对比度差，且极易受到金属表面纹理的干扰，待焊接的金属片和其背景金属之间的对比度极小，甚至在有纹理干扰时对比度几乎为零，导致待焊接金属轮廓特征提取错误，焊接点定位不准确，进而导致焊接错误率高，以至于机器工作的效率不高且浪费材料。实际采样验证200PCS，视觉引导错误28PCS，错误率高达14％。

发明内容

因此，本发明要解决现有技术中由于待焊接金属与背景金属材料相同时容易导致待焊接金属的轮廓特征提取错误，焊接点定位不准确的问题，从而提供一种可以准确提取柔性金属片焊接点的激光焊接系统。

根据第一方面，本发明提供了一种激光焊接系统，包括：

光源，位于所述待焊接金属片上方，与所述待焊接金属片正上方形成偏移角，用于向所述待焊接金属片投射光线以在所述待焊接金属片的背光面形成阴影区域；

摄像装置，设置在所述待焊接金属片正上方，用于拍摄包含所述阴影区域的待焊接金属片图像；

激光焊接设备，与所述摄像装置连接，用于根据所述包含所述阴影区域的待焊接金属片图像确定所述待焊接金属片的焊接点位置，并基于该焊接点位置实施激光焊接。

本发明实施例中提供一种激光焊接系统，光源位于待焊接金属片的上方且呈一定的偏移角，使得待焊接金属片在光源投射的光线下背光面能够在背景金属材料上形成阴影区域，从而能够排除与待焊接金属片金属材料相同的背景金属材料带来的纹理干扰及因为金属片厚度低带来的影响，使待焊接金属片与同待焊接金属片材料相同的背景金属片之间有明显的对比度，进而使待焊接金属片的焊接点的位置更加的精准。

可选地，所述光源为一个，一个所述光源固定设置在所述待焊接金属片上方，用于从一个固定方向向所述待焊接金属片投射光线以在所述待焊接金属片的背光面形成一个阴影区域。

本发明实施例提供的一种激光焊接系统，将一个光源固定在一个方向向待焊接金属片投射光线，达到使待焊接金属片背光面在背景金属片上的形成阴影区域，在实际工作中，金属片的焊接都是批量焊接，金属片的规格也是已知的，因此只需要通过一个方位的阴影区域获得待焊接金属片一侧的轮廓特征线和轮廓点，经过计算便能够确定金属片焊接点的位置，其通过光源透射光线使待焊接金属片背光面产生阴影区域，使得待焊接金属片与背景金属片之间有了明显的对比度，排除了与待焊接金属片材料相同的背景金属片带来的纹理干扰等问题，比一次性全景照射或射线照射直接获得的金属片焊接位置更加的精确，从而使得焊接的准确率更高，进而提高了工业焊接的效率，节约了资源。

可选地，一个所述光源可移动设置在所述待焊接金属片上方，用于在不同时刻从所述待焊接金属片上投射光线，以在所述待焊接金属片不同的背光面形成多个阴影区域；其中，所述摄像装置还用于在不同时刻分别拍摄包含所述多个阴影区域的待焊接金属片图像。

本发明实施例提供了一种激光焊接系统，一个可移动的光源在不同的角度对待焊接金属片进行光线的照射，摄像装置拍摄的多个图像，批量生产的金属片虽然有固定的规格，但实际上还是存在一定范围上微小的误差，多次不同角度的拍摄，能够更加精准的确定待焊接金属片的焊接点的位置，从而排除了一系列的干扰问题，进而达到了提高焊接成功率的问题，最后达到提高了工作效率、节约资源、降低生产成本的效果。

可选地，所述光源为多个，多个所述光源固定设置在所述待焊接金属片上方的不同方位，用于在不同时刻从所述待焊接金属片上投射光线，以在所述待焊接金属片不同的背光面形成多个阴影区域。

可选地，所述光源包括：

第一光源，位于待焊接金属片上方的第一侧，用于从所述待焊接金属片的第一侧向所述待焊接金属片投射光线，以在所述待焊接金属片的第二侧形成第一阴影区域；

第二光源，位于所述待焊接金属片上方靠近尾部的位置，用于向所述待焊接金属片的头部投射光线，以在所述待焊接金属片的头部形成第二阴影区域；

第三光源，位于所述待焊接金属片上方的第二侧，用于从所述待焊接金属片的第二侧向所述待焊接金属片投射光线，以在所述待焊接金属片的第一侧形成第三阴影区域。

本发明实施例提供了一种激光焊接系统，三个光源分别从第一侧、待焊接金属片上方靠近尾部的位置、第二侧向待焊接金属片投射光线分别得到第一阴影区、第二阴影区、第三阴影区，多个数据值使得对待焊接金属片位置的获取误差更小，更进一步地提高了对待焊接金属片位置焊接点位置提取的准确性。

可选地，所述光源为条形光源。

本发明实施例中提供了一种激光焊接系统，条形光源照射角度可以自由调整，光照均匀度高，使得待焊接金属片进行光线照射时待焊接金属片背光面构成的阴影区域受干扰因素小，可确保待焊接金属片背光面的阴影区域的图像数据更加的准确，从而获得的待焊接金属片的位置更加的准确，进而使得待焊接金属焊接点的位置更加的准确。

根据第二方面，本发明提供了一种基于上述激光焊接系统的焊点位置提取方法，包括：

获取包含阴影区域的待焊接金属片图像，所述阴影区域为通过光源向所述待焊接金属片投射光线以在所述待焊接金属片的背光面形成阴影区域；

根据所述待焊接金属片图像中的所述阴影区域确定在所述待焊接金属片的焊接点位置。

本发明实施例提供了一种基于上述激光焊接系统的焊点位置提取方法，根据获取的包含阴影区域的待焊接金属片图像确定待焊接金属片的焊接点位置，能够排除与待焊接金属片材料相同的背景金属片带来的纹理干扰等问题，使得待焊接金属片的焊接点位置更加的准确，提高激光焊接的准确率。

可选地，根据所述待焊接金属片图像中的所述阴影区域确定在所述待焊接金属片的焊接点位置，包括：

识别所述阴影区域的边界线，作为所述待焊接金属片轮廓的特征线；

利用所述特征线确定出所述待焊接金属片的轮廓点位置；

利用所述轮廓点计算得到所述待焊接金属片的焊接点位置。

本发明提供了一种用于上述激光焊接系统的焊点位置提取方法，摄像装置拍摄的包含所述阴影区域的待焊接金属片图像，通过识别所述阴影区域的边界线作为待焊接金属片轮廓的特征线，再根据所述特征线确定待焊接金属片的轮廓点，再根据所述轮廓点计算得到所述待焊接金属片的焊点位置，所述阴影区域、所述轮廓特征线、所述轮廓点之间存在着紧密的联系其逻辑上也是十分严密的，从而使得计算出来的待焊接金属片的焊点位置更加的精准，以保证了焊接的成功率，进而提高了工业效率。

可选地，所述待焊接金属片图像包括：包含第一阴影区域的图像、包含第二阴影区域的图像、包含第三阴影区域的图像，其中，第一阴影区域为光源从所述待焊接金属片的第一侧向所述待焊接金属片投射光线，以在所述待焊接金属片的第二侧形成的，所述第二阴影区域为光源向所述待焊接金属片的头部投射光线，以在所述待焊接金属片的头部形成的，所述第三阴影区域为从所述待焊接金属片的第二侧向所述待焊接金属片投射光线，以在所述待焊接金属片的第一侧形成的。

可选地，所述识别所述阴影区域的边界线，作为所述待焊接金属片轮廓的特征线，包括：利用第一阴影区域确定出所述待焊接金属片轮廓的第一特征线；利用第二阴影区域确定出所述待焊接金属片轮廓的第二特征线；利用第三阴影区域确定出所述待焊接金属片轮廓的第三特征线；

可选地，所述利用所述特征线确定出所述待焊接金属片的轮廓点位置，包括：计算所述第一特征线、所述第二特征线和所述第三特征线的交点，作为所述轮廓点；

所述利用所述轮廓点计算得到所述待焊接金属片的焊接点位置，包括：计算所述交点的中点，并利用预设平移量进行平移，得到在所述待焊接金属片图像中的焊接点像素坐标；将所述焊接点像素坐标转换得到所述焊接点位置。

本发明实施例提供了一种基于上述激光焊接系统的焊接点位置提取方法，通过构建待焊接金属片的不同背光面的阴影区域获得待焊接金属片的轮廓特征线，从而保证在提取待焊接金属片的轮廓特征线提取时所受到的与待焊接金属材料相同时该边缘在图像中的特征与其背景对比度明显且不受纹理干扰影响，进而确保边缘被稳定地、准确地提取，最后才能确保计算出来的待焊接金属片的焊接点准确度高，以提高焊接机的工作效率，达到批量高效无误精准焊接的目的，提高生产率，降低工业成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一个光源时激光焊接系统的主视图；

图2为本发明实施例的焊点位置提取的方法步骤图；

图3为本发明实施例的拍摄一个阴影区域时的原理图；

图4为本发明实施例的拍摄三个阴影区域时的原理图；

图5为本发明实施例的两个光源时激光焊接系统的主视图；

图6为本发明实施例的拍摄两个阴影区域时的原理图；

图7为本发明实施例的光源为三个时激光焊接系统的主视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本发明提供了一种激光焊接系统，其主视图如图1所示，包括：

光源10，位于所述待焊接金属片40上方，与所述待焊接金属片40正上方形成偏移角α，用于向所述待焊接金属片40投射光线以在所述待焊接金属片40的背光面形成阴影区域d。光源可以是条形光源，也可以是其他形状的光源，例如圆形等。光源在所述待焊接金属片上方形成偏移角充分利用了光源光线发散的特点，使其对待焊接金属片投射的光线时受到的干扰小。

摄像装置20，设置在所述待焊接金属片40正上方，用于拍摄包含所述阴影区域d的待焊接金属片图像。摄像装置可以是CCD相机也可以是其他工业相机。摄像装置位于待焊接金属片的上方，但其位置并不固定，能够保证拍摄的待焊接金属片图形中的阴影区域明显可识别即可。本实施例中摄装置的位置只是一种可选的方案。

激光焊接设备30，与所述摄像装置20连接，用于根据所述包含所述阴影区域d的待焊接金属片图像确定所述待焊接金属片的焊接点位置，并基于该焊接点位置实施激光焊接。在本实施例中该激光焊接设备30与摄像装置20相连接且共用一个内部电路。该激光焊接设备可以包括焊接头和其他部件，其中，焊接头可以是振镜式焊接头也可以是其他类型的焊接头。从该含有所述阴影区域的待焊接金属片的图像中，可以确定阴影区域的位置，提取该阴影区域靠近待焊接金属片一端的边界线和边界点作为待焊接金属片的轮廓线和轮廓点，再根据待焊接金属片的轮廓线和轮廓点确定待焊接金属片宽边的中点位置，再偏移一个固定的量得到焊接点的位置，固定偏移量根据最佳焊接点的位置设定。

本发明实施例中提供一种激光焊接系统，光源位于待焊接金属片的上方且呈一定的偏移角，使得待焊接金属片在光源投射的光线下背光面能够在背景金属材料上形成阴影区域，从而能够排除与待焊接金属片金属材料相同的背景金属材料带来的纹理干扰及因为金属片厚度低带来的影响，使待焊接金属片与同待焊接金属片材料相同的背景金属片之间有明显的对比度，进而使待焊接金属片的焊接点位置更加的精准。

可选地，所述光源可以为一个也可以为多个。当光源为一个时，一个所述光源可以固定设置在所述待焊接金属片上方，用于从一个固定方向向所述待焊接金属片投射光线以在所述待焊接金属片的背光面形成一个阴影区域。一个光源可以固定设置在待焊接金属片左斜上方、或者右斜上方或者尾部斜上方等位置，采用一个固定位置的光源投射光线时，只产生一个阴影区域，因此，在进行干接点位置的确定过程中，需要先从图像中确定出该阴影区域的与待焊接金属片的分界线，以该分界线的端点为起点，在已知待焊接金属片的宽度的基础上，就可以以该端点进行二分之一宽度的偏移，确定出待焊接金属片的头部的中心点位置，然后在预设偏移量的基础上，进行偏移得到待焊接金属片的焊接点位置。

可选地，所述光源为条形光源。通过采用条形光源，其照射角度可以自由调整，光照均匀度高，使得待焊接金属片进行光线照射时待焊接金属片背光面构成的阴影区域受干扰因素小，可确保待焊接金属片背光面的阴影区域的图像数据更加的准确，从而获得的待焊接金属片的位置更加的准确，进而使得待焊接金属焊接点的位置更加的准确。

本实施例还提供了一种用于上述实施例的激光焊接系统的焊点位置提取方法，如图2所示，该方法包括：

步骤S101，获取包含阴影区域的待焊接金属片图像，所述阴影区域为通过光源向所述待焊接金属片投射光线以在所述待焊接金属片的背光面形成阴影区域。

步骤S102，根据所述待焊接金属片图像中的所述阴影区域确定在所述待焊接金属片的焊接点位置。

在本实施例中，根据获取的包含阴影区域的待焊接金属片图像确定待焊接金属片的焊接点位置，能够排除与待焊接金属片材料相同的背景金属片带来的纹理干扰等问题，使得待焊接金属片的焊接点位置更加的准确，提高激光焊接的准确率。

可选地，所述根据所述待焊接金属片图像中的所述阴影区域确定在所述待焊接金属片的焊接点位置，包括：识别所述阴影区域的边界线，作为所述待焊接金属片轮廓的特征线；利用所述特征线确定出所述待焊接金属片的轮廓点位置；利用所述轮廓点计算得到所述待焊接金属片的焊接点位置。

本发明实施例中，由于光源可以是一个，也可以是多个(如图5或者图7所示，光源包括光源a、光源b和光源c)，那么不同数量的光源获取到的图像数量不同，阴影区域也不同(如图4和图6所示，阴影区域包括Y1区域、Y2区域和Y3区域)，相应地，边界线和特征线的数量不同，这对轮廓点位置也不同，精度不同。

可选地，本发明实施例中，对所述待焊接金属片的轮廓点位置利用预设偏移量进行平移，得到在待焊接金属片图像中的焊接点像素坐标；将所述焊接点像素坐标转换得到所述焊接点位置。预设偏移量依据最佳焊接点与P点的距离差设定。

具体地，对于本实施例中，采用了一个光源固定在待焊接金属片斜左上方的固定位置，其原理图如图3所示，一个光源被固定设置在待焊接金属片的上方，从一个固定的方向以一定倾斜角向待焊接金属片投射光线，对待焊接金属片某一侧进行光线投射，待焊接金属片的背光面会产生一个阴影区域，根据该待焊接金属片产生的阴影区域可以提取待焊接金属片背光面对应背光侧的轮廓特征线L和特征轮廓点P1。

工业生产中同一批次的待焊接金属片的规格(比如宽度b)是已知的，因此，已知该待焊接金属片的规格，通过P1点进行b/2的纵向平移，得到待焊接金属片头部的中心点P的坐标，再根据预设的偏移量为(Δx,Δy)，可以通过确定的待焊接金属片的特征轮廓点P(x,y)经过偏移得到待焊接金属片图像中的待焊接点的像素坐标即P’(x+Δx,y+Δy)，预设偏移量(Δx,Δy)根据待焊接金属片最佳焊接点与P点的距离偏差设定。

得到的待焊接金属片图像中的待焊接点的像素坐标P’(x+Δx+,y+Δy)通过数学模型得到待焊接金属片在激光焊接设备坐标系中焊接点的位置。一种可选的数学模型为：

其中：

XL(Xl,Yl,Zl,1)T为图像点映射到激光焊接设备坐标系中的对应齐次坐标；

XC(Xc,Yc,Zc,1)T为图像点映射到摄像装置的图像像素坐标系中的空间对应点的齐次坐标；

X(X,Y,1)T为图像点在数字图像坐标系中的齐次坐标，坐标单位为像素；

为空间点在世界坐标系与激光焊接设备坐标系之间的转换矩阵；

为将以mm为单位的图像坐标系转换为以像素为单位的图像坐标系的转换矩阵。其中，△xp、△yp分别表征x轴方向和Y轴方向的比例系数，(u0，v0)为坐标原点平移量；s为表征坐标轴夹角的量；

为透视投影矩阵，将空间点坐标映射为图像点；

为将世界坐标系中的空间点转换为摄像装置坐标系中的空间点的坐标转换矩阵。

在实际工作中，上述的激光焊接系统和用于此焊接系统的焊点位置提取方法，其实际工作流程为：

激光设备发送信号，进行通信确认，通信异常取消焊接，通信正常进入下一步即打开光源触发摄像装置进行拍照，获得待焊接金属片背光面对应一侧的轮廓特征线和轮廓点，根据轮廓点求得焊接点在图像坐标系中的图像像素坐标P’(x+△x,y+△y)，将P’由图像像素坐标系变换到焊接设备坐标系中，再确认是否可以进行焊接，坐标异常则取消焊接，坐标正常则实施焊接。

在此实施例中，只需要一个光源向待焊接金属片投射光线使待焊接金属片背光面形成阴影区域，通过该阴影区域取得待焊接金属片背光面一侧的轮廓特征线和特征点，达到了与待焊接金属片材料相同的背景金属片之间形成对比差的目的，从而排除了与待焊接金属片材料相同的背景金属片带来的纹理干扰等问题，提高了焊点位置的准确性，进而达到了提高焊接成功率的目的，提高了工业效率的同时还节约了资源。

实施例2

本实施例中，采用与实施例1中相似的一种激光焊接系统结构，并且光源为1个，其主视图如图1所示，主要区别在于，一个所述光源可移动设置在所述待焊接金属片上方，用于在不同时刻向所述待焊接金属片上投射光线，以在所述待焊接金属片不同的背光面形成多个阴影区域；其中，所述摄像装置还用于在不同时刻分别拍摄包含所述多个阴影区域的待焊接金属片图像。

在本实施例中，该摄像装置可以依据光源的移动而移动到相应的最佳拍摄位置，该摄像装置与激光焊接设备的连接方式采用移动连接，以达到摄像装置可以同光源一起移动的目的。

在此实施例中，所述光源依次分别从三个不同的预设位置向待焊接金属片投射光线，对待焊接金属片的三侧对应的背光面分别形成对应的阴影区域(包括Y1区域、Y2区域、Y3区域)，分别提取三个阴影区域对应待焊接金属片对应侧的轮廓特征线L1、L2、L3和轮廓点P1、P2，以上述三条轮廓特征线和两个轮廓点确定待焊接金属片的位置，根据轮廓点P1和P2得到点P1与点P2的中点P的坐标(x,y)，然后在预设偏移量的基础上偏移得到待焊接金属片的焊点位置。

在本实施例中，采用一个可移动的光源在不同时刻不同位置分别向待焊接金属片投射光线使待焊接金属片的三个侧面都形成阴影区域，通过是三个阴影区域得到待焊接金属片三条轮廓特征线和两个轮廓点。多组数据使得到的待焊接金属片的位置更为稳定和准确，从而确保其排除了与待焊接金属片材料相同的背景金属片带来的纹理干扰，使待焊接金属片与背景金属片之间的对比度更为明显，进而保证了焊接点位置的准确，保证了焊接的成功率，提高了焊接的效率，节约了资源。

在本实施例还提供了一种用于上述实施例的激光焊接系统的焊接点位置提取方法，该方法的基本步骤与实施例1中提供是焊点位置提取方法步骤相同，区别在于：如图4所示，在此实施例中，摄像装置根据光源不同时刻不同位置和不同角度对待焊接金属片的背光面投射光线形成的阴影区域获得的待焊接金属片的三个不同侧的特征线L1、L2、L3，特征线L1与L2的交点为P1，特征线L2与L3的交点为P2，根据交点P1和P2求两点的中点P(x,y)，再将P点偏移预设的偏移量(Δx,Δy)得到待焊接金属片图像中的焊接点像素坐标P’(x+Δx,y+Δy)。得到的待焊接金属片图像中的待焊接点的像素坐标P’(xΔx+,y+Δy)通过实施例1中的数学模型变换到焊接设备坐标系中。

在实际工作中，上述的激光焊接系统和用于此焊接系统的焊点位置提取方法，其实际操作中的流程也与实施例1中的操作流程一致。

在此实施例中，提供了一个可移动调节位置的光源，用于不同时刻从不同的位置和角度对待焊接金属片进行照射，多方位的对待焊接金属片不同侧对应的阴影区域进行拍摄，提取待焊接金属片轮廓的特征线和特征点，再将这三组所述的特征线和特征点放在同一个坐标系中，得到待焊接金属片焊点位置的图像像素坐标，再将所述待焊接点的图像像素坐标转换到焊接设备坐标系中。所述待焊接金属片的背光区的阴影区域使得待焊接金属片与同待焊接金属片材料相同的背景金属片之间有了明显的对比度，三组数据使得这种对比度更加的精确，从而更加稳定的排除了与待焊接金属片材料相同的背景金属片带来的纹理干扰等问题，对比实施例1，此实施例获取的数据更加的准确和稳定，使焊接的成功率更高。

实施例3

本实施例中，采用与实施例1中相似的一种激光焊接系统结构，主要区别在于，光源为两个，两个所述光源可以设置在所述待焊接金属片的上方，以在所述待焊接金属片两个不同的背光面形成两个阴影区域；其中，所述摄像装置还用于在不同时刻分别拍摄包含所述两个阴影区域的待焊接金属片图像。摄像装置与激光焊接设备的连接为可移动的连接方式。

两个所述光源位于待焊接金属片的上方，可以为在待焊接金属片的左斜上方和右斜上方，或者待焊接金属片的左斜上方和尾部斜上方，或者右斜上方和尾部斜上方。

在本实施例中，采用两个光源分别位于待焊接金属片的左斜上方和右斜上方，其主视图如图5所示，光源a和光源b分别从待焊接金属片的左斜上方和右斜上方投射光线时待焊接金属片的右侧背光面和左侧背光面形成对应的阴影区域(包括Y1区域和Y2区域)。本实施例中，提取待焊接金属片焊点位置的步骤和方法与实施例1相同，区别在于，如图6所示，本实施例中获取了待焊接金属片的两条轮廓特征线和两个轮廓点来确定待焊接金属片短边的中点的位置，待焊接金属片的两条轮廓特征线分别为L1、L2，两个待焊接金属片的轮廓点为P1、P2，通过P1和P2得到待焊接金属片短边的中点。

在本实施例中，对于焊接点的位置从图像像素坐标系转换到焊接设备坐标系可选的数学模型与实施例1相同。

本实施例中，通过两个光源从不同位置向待焊接金属片投射光线使待焊接金属片背光面产生阴影区域，达到了使待焊接金属片与同待焊接金属片材料相同的背景金属片之间产生明显对比度的效果，从而排除了与待焊接金属片材料相同的背景金属片带来的纹理干扰和其他干扰因素带来的影响，使获得的焊接点的位置更加的准确，进而使焊接更为精准，焊接的成功率更高，提高了工业效率。

实施例4

本实施例中采用与实施例1相似的一种激光焊接系统结构，其主视图如图7所示，与实施例1的主要区别在于本实施例采用三个光源的方案，三个光源即光源a、光源b和光源c，分别从待焊接金属片的左斜上方、右斜上方和尾部斜上方，用于不同时刻向待焊接金属片投射光线，以在所述待焊接金属片不同的背光面形成多个阴影区域(包括Y1区域、Y2区域和Y3区域)；其中摄像装置还用于在不是时刻分别拍摄包含所述多个阴影区域的待焊接金属片的图像。本实施例中摄像装置与激光焊接设备的连接方式为可移动的连接方式。

在本实施例中，其通过含待焊接金属片阴影区域的待焊接金属片的图像的原理图如图4所示。获取待焊接金属片的焊接点的位置的方法和步骤与实施例2相同，此处就不再作重复的阐述，以及焊接点的位置从图像像素坐标系转换到焊接设备坐标系中所利用到的一种可选的数学模型与实施例1中所阐述的一种可选的数学模型相同。

本实施例采用三个光源从不同的角度对待焊接金属片投射光线，使待焊接金属片背光面产生阴影区域，从而使待焊接金属片与背景金属片之间的对比度更为明显和准确。三方位的对待焊接金属片不同侧对应的阴影区域进行拍摄，提取待焊接金属片轮廓的特征线和特征点，再将这三组所述的特征线和特征点放在同一个坐标系中，得到待焊接金属片焊点位置的图像像素坐标，再将所述待焊接点的图像像素坐标转换到焊接设备坐标系中。所述待焊接金属片的背光区的阴影区域使得待焊接金属片与同待焊接金属片材料相同的背景金属片之间有了明显的对比度，三组数据使得这种对比度更加的精确，从而更加稳定的排除了与待焊接金属片材料相同的背景金属片带来的纹理干扰等问题，对比实施例1，此实施例获取的数据更加的准确和稳定，使焊接的成功率更高。

Claims (6)

1.一种激光焊接系统，其特征在于，包括：

光源，位于待焊接金属片上方，与所述待焊接金属片正上方形成偏移角，用于向所述待焊接金属片投射光线以在所述待焊接金属片的背光面形成阴影区域；

摄像装置，设置在所述待焊接金属片正上方，用于拍摄包含所述阴影区域的待焊接金属片图像；

激光焊接设备，与所述摄像装置连接，用于根据所述包含所述阴影区域的待焊接金属片图像确定所述待焊接金属片的焊接点位置，并基于该焊接点位置实施激光焊接；

所述光源为多个，多个所述光源固定设置在所述待焊接金属片上方的不同方位，用于在不同时刻从所述待焊接金属片上投射光线，以在所述待焊接金属片不同的背光面形成多个阴影区域；

所述光源包括：

第一光源，位于待焊接金属片上方的第一侧，用于从所述待焊接金属片的第一侧向所述待焊接金属片投射光线，以在所述待焊接金属片的第二侧形成第一阴影区域；

第二光源，位于所述待焊接金属片上方靠近尾部的位置，用于向所述待焊接金属片的头部投射光线，以在所述待焊接金属片的头部形成第二阴影区域；

第三光源，位于所述待焊接金属片上方的第二侧，用于从所述待焊接金属片的第二侧向所述待焊接金属片投射光线，以在所述待焊接金属片的第一侧形成第三阴影区域。

2.根据权利要求1所述的激光焊接系统，其特征在于，所述光源为条形光源。

3.一种用于权利要求1-2任一项所述的激光焊接系统的焊点位置提取方法，其特征在于，包括：

获取包含阴影区域的待焊接金属片图像，所述阴影区域为通过光源向所述待焊接金属片投射光线以在所述待焊接金属片的背光面形成阴影区域；

根据所述待焊接金属片图像中的所述阴影区域确定在所述待焊接金属片的焊接点位置。

4.根据权利要求3所述的焊点位置提取方法，其特征在于，所述根据所述待焊接金属片图像中的所述阴影区域确定在所述待焊接金属片的焊接点位置，包括：

识别所述阴影区域的边界线，作为所述待焊接金属片轮廓的特征线；

利用所述特征线确定出所述待焊接金属片的轮廓点位置；

利用所述轮廓点计算得到所述待焊接金属片的焊接点位置。

5.根据权利要求4所述的焊点位置提取方法，其特征在于，所述待焊接金属片图像包括：包含第一阴影区域的图像、包含第二阴影区域的图像、包含第三阴影区域的图像。

6.根据权利要求5所述的焊点位置提取方法，其特征在于，

所述识别所述阴影区域的边界线，作为所述待焊接金属片轮廓的特征线，包括：利用第一阴影区域确定出所述待焊接金属片轮廓的第一特征线；利用第二阴影区域确定出所述待焊接金属片轮廓的第二特征线；利用第三阴影区域确定出所述待焊接金属片轮廓的第三特征线；

所述利用所述特征线确定出所述待焊接金属片的轮廓点位置，包括：计算所述第一特征线、所述第二特征线和所述第三特征线的交点，作为所述轮廓点；

所述利用所述轮廓点计算得到所述待焊接金属片的焊接点位置，包括：计算所述交点的中点，并利用预设平移量进行平移，得到在所述待焊接金属片图像中的焊接点像素坐标；将所述焊接点像素坐标转换得到所述焊接点位置。